高中物理教科版选修3-2-模块检测B.docx

模块检测B(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共6小题，每小题4分，共24分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对或不答的得0分)1.图1将一个闭合金属环用丝线悬于O点，如图1所示虚线左边有垂直于纸面对外的匀强磁场，而右边没有磁场下列的现象能够发生的是()A金属环的摇摆不会停下来，始终做等幅摇摆B金属环的摇摆幅度越来越小，小到某一数值后做等幅摇摆C金属环的摇摆会很快停下来D金属环最终一次向左摇摆时，最终停在平衡位置左侧某一点处答案C解析此题考查电磁阻尼左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场边界时(无论是进入还是穿出)，由于磁通量发生变化，环内肯定有感应电流产生依据楞次定律，感应电流将会阻碍相对运动，所以摇摆会很快停下来，这就是电磁阻尼现象若用能量守恒来解释：有电流产生，就肯定有机械能向电能转化，摆的机械能将不断减小摇摆就会很快停下来2在图2中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为内阻可不计、零点在表盘中心的电流计当开关K处于闭合状态时，两表的指针皆偏向右方那么，当开关K断开时，将消灭()图2AG1和G2的指针都马上回到零点BG1的指针马上回到零点，而G2的指针缓慢地回到零点CG1的指针缓慢地回到零点，而G2的指针先马上偏向左方，然后缓慢地回到零点DG1的指针先马上偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G2的指针缓慢地回到零点答案D解析K断开后，自感电流的方向与G1原电流方向相反，与G2原电流方向相同答案为D.3.图3如图3所示的电路中，电源电压u311sin(100t)V，A、B间接有“220 V，440 W”的电暖宝、“220 V，220 W”的抽油烟机、沟通电压表及保险丝，下列说法正确的是()A沟通电压表的示数为311 VB电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于3 AC电暖宝发热的功率是抽油烟机发热功率的2倍D抽油烟机1 min消耗的电能为1.32104 J答案D解析本题考查欧姆定律和交变电流的规律，意在考查同学对欧姆定律和交变电流的理解由交变电压的表达式可知，交变电压的有效值U220 V，所以沟通电压表的示数为有效值220 V，A错误；电路正常工作时，通过保险丝的电流为I3 A3 A，B错误；电暖宝的功率是抽油烟机功率的2倍，但抽油烟机消耗的电能主要转化为机械能，产生的热量很少，电暖宝的热功率大于抽油烟机热功率的2倍，C错误；抽油烟机1 min消耗的电能为WP2t22060 J1.32104 J，D正确4.图4一台发电机的结构示意图如图4所示，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面外形M是圆柱形铁芯，铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕铁芯M中心的固定转轴匀速转动磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的辐向磁场若从图示位置开头计时电动势为正值，下列图像中能正确反映线圈中感应电动势e随时间t变化规律的是()答案D解析由于发电机内部相对两磁极为表面呈半圆柱面外形，磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的轴向磁场，所以距转轴距离相等的各点磁感应强度大小相等，依据法拉第电磁感应定律可知回路中产生大小恒定的感应电动势，故A、B错误；当线圈转到竖直位置时，回路中感应电动势反向，所以C错误、D正确5钳形电流表的外形和结构如图5(a)所示图(a)中电流表的读数为1.2 A图(b)中用同一电缆线绕了3匝，则()图5A这种电流表能测直流电流，图(b)的读数为2.4 AB这种电流表能测沟通电流，图(b)的读数为0.4 AC这种电流表能测沟通电流，图(b)的读数为3.6 AD这种电流表既能测直流电流，又能测沟通电流，图(b)的读数为3.6 A答案C解析钳形表是依据电磁感应原理制成的，故只能用来测量沟通电流，对钳形表的初、次级满足，I2I1，钳形表在使用时，初级是串联在被测电路中的，故同一电缆线虽多绕了几匝，但电缆线中的电流I1保持不变，故当n1增加3倍时I23.6 A，C正确6如图6所示，抱负变压器原、副线圈的匝数比为101，b是原线圈的中心抽头，电压表V和电流表A均为抱负电表，除滑动变阻器电阻R以外，其余电阻均不计，从某时刻开头在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为：u1220sin 100t(V)下列说法中正确的是()图6A当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 VBt s时，c、d两点间的电压瞬时值为110 VC单刀双掷开关与a连接，滑动变阻器触头向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小D当单刀双掷开关由a扳向b时，电压表和电流表的示数均变小答案A解析由，知U2U1，当单刀双掷开关与a连接时，U1220 V，n1n2101，解得：U222 V，A选项正确；对B选项：u1220sin (100t)所以u1220sin (100)110(V)，B选项错误；对C选项：滑动变阻器触头向上移动时，其电阻R变大，由欧姆定律得：I2，I2变小，电流表示数变小，而电压表示数不变，由于它的示数U2是由U1和匝数比打算的，而这些量没有变化，因此C错误；对D选项：当单刀双掷开关由a扳向b时，匝数n1变小，匝数n2和输入电压U1不变，由U2U1，得U2变大，I2变大，因此电压表和电流表示数均变大本题正确答案为A.二、多项选择题(本大题共4小题，每小题6分，共24分在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)7目前中国南极考察队队员正在地球南极考察，设想考察队队员在地球南极四周水平面上驾驶一辆冰车向前行进时，由于地磁场作用，冰车两端会有电势差，设驾驶员左方电势为U1，右方电势为U2，则下列说法正确的是()A向着南极点行进时，U1比U2高B背着南极点行进时，U1比U2低C在水平冰面上转圈时，U1比U2高D无论怎样在水平冰面上行进，U1总是低于U2答案BD解析在南极四周，地磁场磁感线的方向都是向上的，向着南极点行进或者背着南极点行进时，冰车切割磁感线，由右手定则可知，驾驶员右方电势高于左方电势；不管冰车怎样在水平冰面上行进，依据右手定则可判定，驾驶员右方电势总是高于左方电势故B、D正确图78电阻为1 的单匝矩形线圈绕垂直于磁场方向的轴，在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电动势随时间变化的图像如图7所示，现把交变电流加在电阻为9 的电热丝上，下列推断正确的是()A线圈转动的角速度为100 rad/sB在00.005 s时间内，通过电阻的电荷量为 CC电热丝两端的电压为180 VD电热丝的发热功率为1 800 W答案BD解析由题图可知T0.02 s，100 rad/s，A错误在00.005 s内，由UmnBS得BSWb，q C，B正确电热丝两端电压U.90 V，C错误电热丝的发热功率PI2RW1 800 W，D正确9.图8传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转化成电学量变化的一种元件，在自动把握中有着相当广泛的应用，如图8所示，是一种测定液面高度的电容式传感器示意图，金属芯线与导电的液体形成一个电容器，从电容C的大小变化就能反映导电液面的升降状况，两者的关系是()AC增大表示h增大BC增大表示h减小CC减小表示h减小 DC减小表示h增大答案AC10如图9所示，一抱负自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形的闭合铁芯上，输入端AB间加一正弦式沟通电压，在输出端BP间连接了抱负沟通电流表、灯泡和滑动变阻器，移动滑动触头P的位置，可转变副线圈的匝数，变阻器的滑动触头标记为Q，则()图9A只将Q向下移动时，灯泡的亮度变大B只将Q向下移动时，电流表的读数变小C只将P沿顺时针方向移动时，电流表的读数变大D只提高输入端的电压U时，电流表的读数变大答案BD解析将Q向下移动时，R阻值增大电路中电阻增大，电流减小，故B项正确；由于副线圈上电压不变，电灯两端的电压不变，功率不变，亮度不变，故A项错将P沿顺时针方向移动时副线圈匝数削减，电压减小，电流减小，故C项错提高输入端的电压时，副线圈上电压增大，电流增大，故D项正确三、填空题(每小题6分，共12分)11.图10如图10所示，抱负变压器的初级线圈接在220 V的正弦沟通电源上，R10 ，次级线圈b、c间匝数为10匝，当把电键K由b掷向c时，通过R上的电流增加0.2 A，则通过变压器铁芯的最大磁通量变化率为_答案 Wb/s解析由U1/n1U2/n2U3/n3得U1/n1(U3U2)/(n3n2)可得U1/n10.2 V/匝，即每匝线圈若接一个伏特表其示数为0.2 V，所以结合法拉第电磁感应定律可知则通过变压器铁芯的最大磁通量变化率为 Wb/s.12如图11甲所示，调压器装置可视为抱负变压器，负载电路中R55 ，、为抱负电流表和电压表，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V，则：图11电流表的示数为_A，的示数为_A，原线圈中电流的瞬时值表达式为：_答案2 A1 Ai220sin(100t)A四、计算题(共4小题，共40分并要求写出必要的演算过程和单位，只写出最终答案的不得分)13(8分)在拆装某种大型电磁设备的过程中，需将设备内部的处于匀强磁场中的线圈先闭合，然后再提升直至离开磁场操作时通过手摇轮轴A和定滑轮O来提升线圈假设该线圈可简化为水平长为L，上下宽度为d的矩形线圈，其匝数为n，总质量为M，总电阻为R，如图12所示开头时线圈的上边缘与有界磁场的上边缘平齐若转动手摇轮轴A.在时间t内把线圈从图示位置匀速向上拉出磁场此过程中，流过线圈中每匝导线横截面的电量为q，求：图12(1)磁场的磁感应强度(2)在转动轮轴时，人至少需做多少功？(不考虑摩擦影响)答案(1)(2)Mgd解析(1)设磁场的磁感应强度为B，在匀速提升过程中线圈运动速度v线圈中感应电动势EnBLv产生的感应电流I流过导线横截面的电量qIt联立得B(2)匀速提拉过程中，要克服重力和安培力做功即WWGWB又WGMgdWBnBILd联立可得WMgd14.图13(10分)如图13所示，在绝缘光滑水平面上，有一个边长为L的单匝正方形线框abcd，在外力的作用下以恒定的速率v向右运动进入磁感应强度为B的有界匀强磁场区域线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直，线框的ab边始终平行于磁场的边界已知线框的四个边的电阻值相等，均为R.求：(1)在ab边刚进入磁场区域时，线框内的电流大小(2)在ab边刚进入磁场区域时，ab边两端的电压(3)在线框被拉入磁场的整个过程中，线框产生的热量答案(1)(2)(3)解析(1)ab边切割磁感线产生的电动势为EBLv所以通过线框的电流为I(2)ab边两端电压为路端电压UabI3R所以Uab(3)线框被拉入磁场的整个过程所用时间t线框中电流产生的热量QI24Rt15(12分)图14甲所示，光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行地固定在同一水平面上，两导轨间距L0.20 m，电阻R0.40 ，导轨上停放一质量m0.10 kg的金属杆ab，位于两导轨之间的金属杆的电阻r0.10 ，导轨的电阻可忽视不计整个装置处于磁感应强度B0.50 T的匀强磁场中，磁场方向竖直向下现用一水平外力F水平向右拉金属杆，使之由静止开头运动，在整个运动过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好，若抱负电压表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示从金属杆开头运动经t5.0 s时，求：图14(1)通过金属杆的感应电流的大小和方向；(2)金属杆的速度大小；(3)外力F的瞬时功率答案(1)1.0 A ba(2)5.0 m/s(3)1.0 W解析(1)由图像可知，t5.0 s时的U0.40 V此时电路中的电流(即通过金属杆的电流)I1.0 A用右手定则推断出，此时电流的方向为由b指向a(2)金属杆产生的感应电动势EI(Rr)0.50 V因EBLv，所以5.0 s时金属杆的速度大小v5.0 m/s(3)金属杆速度为v时，电压表的示数应为UBLv由图像可知，U与t成正比，由于R、r、B及L均为不变量，所以v与t成正比，即金属杆应沿水平方向向右做初速度为零的匀加速直线运动金属杆运动的加速度a1.0 m/s2依据牛顿其次定律，在5.0 s末时对金属杆有FBILma，解得F0.20 N此时F的瞬时功率PFv1.0 W16(10分)如图15所示为一个小型旋转电枢式沟通发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab0.25 m，宽度bc0.20 m，共有n100匝，总电阻r1.0 ，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO转动线圈处于磁感应强度B0.40 T的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0 V，1.8 W”的灯泡，当线圈以角速度匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为1.8 W(不计转动轴与电刷的摩擦)图15(1)推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式EmnBS(其中S表示线圈的面积)；(2)求线圈转动的角速度；(3)线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能答案(1)见解析(2)2.5 rad/s(3)5.0102 J解析(1)线圈平面与磁场方向平行时产生感应电动势最大，设ab边的线速度为v，该边产生的感应电动势为E1BLabv线圈的cd边产生的感应电动势为E2BLcdv线圈产生的总感应电动势为：Emn(E1E2)由于LabLcd，所以Em2nBLabv线速度vLbc，所以EmnBLabLbcnBS(其中SLabLbc表示线圈的面积)(2)设小灯泡正常发光时的电流为I，则I0.60 A设灯泡正常发光时的电阻为R，R5.0 依据闭合电路欧姆定律得：EI(Rr)3.6 V发电机感应电动势最大值为EmE，EmnBS解得1.8 rad/s2.5 rad/s(3)发电机产生的电能为QIEt，t100T100 s解得Q5.0102 J